CN104101482B - 发光模块检测装置以及发光模块检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种发光模块检测装置以及发光模块检测方法，发光模块检测装置用来检测包含有基板、发光元件及透镜的发光模块，其中发光元件与透镜均设置在基板上且发光模块检测装置是用来检测发光元件是否位于透镜的中心位置。发光模块检测装置包含光源、第一摄像单元以及第二摄像单元。光源发出光线照射透镜及发光元件，接着第一摄像单元以及第二摄像单元分别从第一侧向以及第二侧向对透镜与发光元件撷取第一影像及第二影像，其中第一侧向与第二侧向间具有不为零的夹角。通过第一影像、第二影像以及夹角，可计算出发光元件与透镜中心位置的偏差。

Description

发光模块检测装置以及发光模块检测方法

技术领域

本发明涉及一种发光模块检测装置以及发光模块检测方法，并且特别地，涉及一种可精确算出发光模块中发光元件与透镜中心位置的偏差的发光模块检测装置以及发光模块检测方法。

背景技术

大功率LED照明零元件在成为照明产品前，一般要进行光学设计来调整LED发出所需的光源。一次光学设计指当LED芯片封装成LED光电零元件时以一次透镜调整LED本身的出光角度、光强、光通量大小、光强分布、色温的范围与分布。经过一次光学设计后的LED光电零元件，其发光角度大约为120度左右。由于LED光电零元件属于点光源，故这些LED光电零元件常以排成阵列的方式形成发光模块，藉此可发出面光源而可供背光模块等装置应用。

以作为背光源的发光模块为例，各LED光电零元件可先以一列的方式设置于长条形的基板上，接着再将类似的各基板并排而形成LED阵列。LED光电零元件为发光角度为120度左右的点光源，虽然通过阵列排列可达到类似面光源的功能，但仍有出光不均的问题使得面光源的效果不佳。因此，一般LED光电零元件于应用时(不论是否为背光模块的应用)，皆须经过二次光学设计来进一步调整出光为所需光源。以背光模块而言，长条形的基板上可再进一步设置多个二次光学透镜，而各LED光电零元件则分别位于各二次光学透镜的中心位置。通过各二次光学透镜，可令各LED光电零元件所发出的光形成面光源。

请参阅图1A以及图1B，图1A为现有技术的发光模块1的示意图，图1B则绘示图1A的发光模块1的部分侧视图。如图1A所示，发光模块1可具有基板10以及于基板10上设置一列的发光单元12。另外，如图1B所式，各发光单元12包含发光元件120及透镜122，两者皆设置在基板10之上，并且发光元件120位在透镜122的中心位置。发光元件120所发出的光线经过透镜122的二次光学处理后，可在空间中产生使用者所需的光学特性。

上述二次光学设计中，若因人为或系统的误差使得LED光电零元件偏离二次光学透镜的中心位置时，二次光学透镜所散射出的光线会影响到面光源的均匀度。因此，发光模块皆须经过二次光学的检测，以背光模块而言，即检测各LED光电零元件是否为于对应的二次光学透镜的中心位置。于现有技术中，此检测将先各LED光电零元件通电使其发出光线，当光线经过二次光学透镜散射至发光模块外时，通过扩散板将空间中的光线强度收集以进行分析，并反推LED光电零元件与二次光学透镜的位置，藉此得知LED光电零元件是否位于二次光学透镜的中心位置。

如上所述，于现有技术的二次光学检测中必须先连接电极来点亮LED光电零元件，再以其所发出的光源进行检测。各LED光电零元件设置于基板上而成为发光模块时，通常各LED光电零元件的电极接通过基板上的电路连接到一个统一的电极开关，故所有LED光电零元件会同时被点亮。若以现有技术的二次检测方法对其中一个LED光电零元件的位置进行检测时，可能会被其它LED光电零元件所发出的光源所干扰，导致检测结果严重偏差。另外，即便是同样规格的LED光电零元件，所发出的光源也可能具有个体差异，若以LED光电零元件所发出光源进行检测同时也会受到不同光源的偏差所干扰，而必须各别进行校正而增加检测的复杂度。

发明内容

因此，本发明的一目的在于提供一种不需通过发光元件所发出的光源即可精确算出发光元件与透镜中心位置的偏差的发光模块检测装置，以解决现有技术的问题。

根据一具体实施例，本发明的发光模块检测装置用来检测包含发光模块的发光元件是否为于透镜的中心位置，其包含光源、第一摄像单元以及第二摄像单元。发光模块检测装置的光源自透镜外发出光源，以照射发光模块的透镜及发光元件，第一摄像单元可自透镜的第一侧向对透镜及发光元件撷取第一影像，而第二摄像单元则可自透镜的第二侧向对透镜及发光元件撷取第二影像，其中，第一侧向与第二侧向间具有角度不为零的夹角。根据第一摄像单元与第二摄像单元所撷取出的第一影像、第二影像以及第一侧向与第二侧向间的夹角，可计算得到发光元件与透镜中心位置间的偏差。

本发明的另一目的在于提供一种发光模块检测方法，可解决现有技术的问题。

根据另一具体实施例，本发明的发光模块检测方法可用来检测发光模块的发光元件是否位于透镜的中心位置。发光模块检测方法包含下列步骤：自透镜外对透镜以及发光元件照射光线；自透镜的第一侧向对透镜以及发光元件撷取第一影像；以及，自透镜的第二侧向对透镜以及发光元件撷取第二影像。上述第一侧向与第二侧向之间具有一不为零的夹角。根据上述发光模块检测方法所获得的第一影像、第二影像以及第一侧向与第二侧向间的夹角，可计算出发光元件与透镜中心位置间的偏差。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1A为现有技术的发光模块的示意图。

图1B为图1A的发光模块的部分侧视图。

图2为根据本发明的一具体实施例的发光模块检测装置的示意图。

图3为图2的发光模块检测装置撷取发光元件与透镜的示意图。

图4为根据本发明的一具体实施例的发光模块检测方法的步骤流程图。

图5为图4的发光模块检测方法进一步的步骤流程图。

其中，附图标记说明如下：

1：发光模块 10：基板

12：发光单元 120：发光元件

122：透镜 2：发光模块检测装置

20：光源 22：第一摄像单元

24：第二摄像单元 26：处理器

260：影像处理程序 D1：第一侧向

D2：第二侧向 1220：中心位置

L：绝对偏差距离 L1：第一投影距离

L2：第二投影距离 a：第一偏差距离

b：第二偏差距离 θ：夹角

S30～S34、S340～S344：流程步骤

具体实施方式

请参阅图2及图3，图2为根据本发明的一具体实施例的发光模块检测装置2的示意图，图3则为图2的发光模块检测装置2撷取发光元件120与透镜122的详细示意图。如图2所示，发光模块检测装置2可用来检测发光模块1，于本具体实施例中，发光模块1可参照图1A及图1B所示。发光模块检测装置2可用来检测发光模块1的发光元件120是否位于其对应的透镜122的中心位置，以下将详述发光模块检测装置2的各单元的结构、功能与其相对关系。

于本具体实施例中，发光模块检测装置2包含有光源20、第一摄像单元22以及第二摄像单元24。光源20可对发光模块1的发光单元12提供光线，以照亮发光单元12的发光元件120以及透镜122。第一摄像单元22以及第二摄像单元24可分别设置在透镜122侧面的不同位置上，并可分别从第一侧向D1以及第二侧向D2对发光元件120及透镜122取像。请注意，于实务中，光源20的设置位置以及所提供的光线的方向并不限定于本具体实施例，而以其提供的光线能被发光元件12所反射，且反射的光线能被第一摄像单元22及第二摄像单元24接收而形成影像为原则。换言之，光源20对发光单元12投射光线，而发光单元12的发光元件120及透镜122可反射这些光线，第一摄像单元22及第二摄像单元24则可接收这些反射的光线，藉以撷取发光元件120及透镜122在不同侧向上的第一影像及第二影像。

如图2所示，发光模块检测装置2的第一摄像单元22与第二摄像单元24分别位于不同的位置，并从第一侧向D1与第二侧向D2对发光单元12取像，其中第一侧向D1与第二侧向D2之间具有不为零的夹角。于本具体实施例中，第一摄像单元22与第二摄像单元24分别自第一侧向D1与第二侧向D2正对发光单元12，换言之，由发光元件120及透镜122所反射的光线可视为垂直地进入第一摄像单元22与第二摄像单元24。因此，由第一摄像单元22所撷取到的第一影像以及夹角可得知发光元件120与透镜122的中心位置于第二侧向D2上的第一偏差距离，相对地，由第二摄像单元22所撷取到的第二影像以及夹角可得知发光元件120与透镜122的中心位置于第一侧向D1上的第二偏差距离。

如图3所示，由发光单元12外朝发光单元12看过去，发光元件120于基板10上的位置偏离透镜122的中心位置1220，两者间具有一绝对偏差距离L。上述发光元件120与中心位置1220间的偏差，在第二影像中可投影出一第二投影距离L2，其沿第二侧向D2的垂直方向延伸，而根据第二投影距离L2、夹角θ以及a=L2/cos(90-θ)的公式可计算出沿第一侧向D1的第一偏差距离a。同样地，第一影像中可投影出一第一投影距离L1，其沿第一侧向D1的垂直方向延伸，而根据第一投影距离L1、夹角θ以及b=L1/cos(90-θ)的公式可计算出沿第二侧向D2的第二偏差距离b。获得第一偏差距离L1与第二偏差距离L2后，可再由夹角θ以及L²=a²+b²-2ab．cos(180-θ)的公式算出绝对偏差距离L。因此，通过第一影像、第二影像以及两侧向间的夹角θ，可算出发光元件120与透镜122的中心位置1220的实际偏差和绝对偏差距离。

上述通过第一影像、第二影像以及夹角θ来得出发光元件120与透镜122的中心位置1220的实际偏差和绝对偏差距离的步骤，可由一处理器统一进行处理。请再参阅图2，发光模块检测装置2可进一步包含处理器26，其与第一摄像单元22以及第二摄像单元24连接，用以接收两者所撷取的第一影像及第二影像，也可用来进行第一摄像单元22以及第二摄像单元24的控制。此外，处理器26亦能进一步连接光源20，以控制光源20对发光单元12投射光线。于实务中，处理器26可为但不受限于一主控计算机，用来控制发光模块检测装置2的各单元。处理器26内包含有影像处理程序260，其可分析第一影像以及第二影像以计算获得发光元件120与透镜122的中心位置1220间的实际偏差。

影像处理程序260在处理器26接收到第一影像与第二影像后，可分别对第一影像与第二影像进行影像处理，以分辨出影像中的发光元件120及透镜122，并量测出各影像中发光元件120与透镜122的中心位置的偏移量。此外，影像处理程序260也可进行上述对各偏差距离的计算，以获得发光元件120与透镜122在空间中的实际偏差与绝对偏差距离。

于本具体实施例中，第一摄像单元22与第二摄像单元24可固定于图2所示的位置，当检测完其中一个发光单元12时，可令基板10移动，致使下一个发光单元12进入到检测位置。于本具体实施例中，发光模块检测装置2可再包含传送机构，其可用来置放或连接发光模块1，使发光模块1可被传送到定位，以令各发光单元12依序移动到检测位置供第一摄像单元22及第二摄像单元24撷取第一影像以及第二影像。

如上述，发光模块检测装置2可通过外加光源以及位于透镜侧面不同位置的摄像单元撷取发光元件及透镜的影像，判断发光元件是否位于透镜的中心位置，同时发光元件若不位于透镜的中心位置，亦可计算出发光元件与中心位置的偏差量以利校正。因此，本发明的发光模块检测装置于检测时不需点亮发光元件，可避免因个体差异或是其它发光元件的干扰导致检测误差。请注意，上述各具体实施例的发光元件可为发光二极管，但于实务中并不以此为限，而是各种适用二次光学设计的发光元件均可通过本发明的发光模块检测装置进行检测。

请参阅图四，图4为根据本发明的一具体实施例的发光模块检测方法的步骤流程图。图4的发光模块检测方法可通过如图2的发光模块检测装置2来检测发光模块1，因此以下藉发光模块检测装置2对检测方法进行说明。如图4所示，发光模块检测方法包含下列步骤：于步骤S30，自透镜122外对透镜122及发光元件120照射光线；于步骤S32，分别自透镜122的第一侧向D1以及第二侧向D2，对透镜122及发光元件120撷取第一影像及第二影像，其中第一侧向D1与第二侧向D2间具有不为零的夹角θ。上述步骤S30可通过图2的发光模块检测装置2的光源20来进行，亦即光源20对透镜122与发光元件120照射光线。同样地，步骤S32也可通过第一摄像单元22以及第二摄像单元24来进行，即第一摄像单元22以及第二摄像单元24分别取得第一影像及第二影像。

于本具体实施例中，发光模块检测方法还可包含接收并处理所撷取到的第一影像及第二影像的步骤，如步骤S34所示，而步骤S34同样可通过发光模块检测装置2的处理器26来进行。经过步骤S34处理后，可得知发光元件120是否位于透镜122的中心位置1220，或与中心位置1220间的偏差量。请参阅图5，图5为图4的发光模块检测方法进一步的步骤流程图。如图5所示，发光模块检测方法进一步包含步骤S340、S342以及S344，其为图4的步骤S34的拆解步骤。

图五的步骤S340～S344详述如下：于步骤S340，根据第二影像及夹角θ判断发光元件120与透镜122中心位置1220于第一侧向D1上的第一偏差距离a；于步骤S342，根据第一影像及夹角θ判断发光元件120与透镜122中心位置1220于第二侧向D2上的第二偏差距离b；以及，于步骤S344，根据第一偏差距离a、第二偏差距离b以及夹角θ，计算出发光元件120与透镜122中心位置1220间的绝对偏差距离L。因此，本具体实施例的发光模块检测方法可算出发光元件120与透镜122的中心位置1220的实际偏差，以供后续校正利用。上述步骤S340～S344，同样可通过图2所示的发光模块检测装置2的处理器26的影像处理程序260来执行。

综上所述，本发明的发光模块检测装置以及发光模块检测方法，是利用外加光源照射发光元件与透镜，并从透镜的第一侧向与第二侧向接收反射的光线，以撷取发光元件与透镜的第一影像及第二影像。接着，再根据第一影像、第二影像以及第一侧向与第二侧向间的夹角，计算出发光元件与透镜的中心位置间的实际偏差。相较于现有技术，本发明的装置与方法于检测时可不需点亮发光元件，避免因个体差异或是其它发光元件的干扰导致检测误差。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (7)

1.一种发光模块检测装置，用以检测一包含一基板、一发光元件及一透镜的发光模块，该发光元件及该透镜均设置于该基板上，该发光模块检测装置用以检测该发光元件是否位于该透镜的一中心位置，该发光模块检测装置包含：

一光源，用以自该透镜外发出光线照射该透镜及该发光元件；

一第一摄像单元，用以自该透镜的一第一侧向对该透镜及该发光元件撷取一第一影像；以及

一第二摄像单元，用以自该透镜的一第二侧向对该透镜及该发光元件撷取一第二影像，该第一侧向与该第二侧向间具有角度不为零的一夹角。

2.如权利要求1所述的发光模块检测装置，其中该发光模块检测装置还包含：

一处理器，电性连接于该第一摄像单元及该第二摄像单元以接收该第一影像及该第二影像。

3.如权利要求2所述的发光模块检测装置，其中该处理器包含一影像处理程序，用以根据该第二影像及该夹角判断该发光元件与该中心位置于该第一侧向上的一第一偏差距离，根据该第一影像及该夹角判断该发光元件与该中心位置于该第二侧向上的一第二偏差距离，以及根据该第一偏差距离、该第二偏差距离与该夹角计算该发光元件与该中心位置间的一绝对偏差距离。

4.如权利要求1所述的发光模块检测装置，其中该发光元件为一发光二极管。

5.如权利要求1所述的发光模块检测装置，其中该发光模块检测装置还包含：

一传送机构，用以置放该发光模块并将该发光模块传送至定位以供该第一摄像单元及该第二摄像单元撷取该第一影像以及该第二影像。

6.一种发光模块检测方法，用以检测一包含一基板、一发光元件及一透镜的发光模块，该发光元件及该透镜均设置于该基板上，该发光模块检测方法用以检测该发光元件是否位于该透镜的一中心位置，该发光模块检测方法包含下列步骤：

自该透镜外对该透镜及该发光元件照射光线；

自该透镜的一第一侧向对该透镜及该发光元件撷取一第一影像；以及

自该透镜的一第二侧向对该透镜及该发光元件撷取一第二影像；

其中，该第一侧向与该第二侧向间具有角度不为零的一夹角。

7.如权利要求6所述的发光模块检测方法，其中，该发光模块检测方法还包含下列步骤：

根据该第二影像及该夹角判断该发光元件与该中心位置于该第一侧向上的一第一偏差距离；

根据该第一影像及该夹角判断该发光元件与该中心位置于该第二侧向上的一第二偏差距离；以及

根据该第一偏差距离、该第二偏差距离以及该夹角计算该发光元件与该中心位置间的一绝对偏差距离。